에너지 저장 장치용 탄소 나노 섬유의 새로운 전구체 고분자

정경혜 ( Kyung Hye Jung ),존페라리스 ( John P. Ferraris ) 대구가톨릭대학교 자연과학연구소 2015 자연과학연구논문집 Vol.13 No.1

슈퍼커패시터는 에너지 저장 장치의 하나로 높은 파워 밀도와 짧은 충전 시간, 긴 수명을 가지지만, 에너지 밀도가 낮다는 단점이 있다. 탄소 나노 섬유를 슈퍼커패시터의 전극으로 사용하여 에너지 밀도를 높일 수 있다. 탄소 나노 섬유는 주로 전구체 고분자를 전기 방사하여 제작한 나노 섬유를 탄소화라는 열처리를 통해 만든다. 본 연구는 기존의 전형적인 전구체 고분자인 polyacrylonitrile (PAN)를 대체할 수 있는 전구체로 poly(acrylonitrile-co-vinylimidazole)을 소개한다. 이 고분자는 성공적으로 전기방사가 가능하고 1000℃의 탄소화 단계 후에도 나노 섬유 구조를 유지하였다. 또한 기존의 PAN으로 제작한 전극에 비해 높은 전기용량, 에너지 밀도, 파워 밀도를 보였다. 그리고 acrylonitrile과 vinylimidazole의 비율을 다양화한 결과 75:25에서 가장 훌륭한 에너지 저장 특성을 보였다. Supercapacitors fill a unique niche in terms of energy storage because they have high power density and long cyclability but low energy density. Carbon nanofibers are good candidate for supercapacitor electrode materials to improve their energy density. Typically, carbon nanofiber electrodes are prepared by thermal treatments of precursor polymer nanofibers, fabricated by electro spinning. This study introduces poly(acrylonitrile-co-vinylimidazole) as a noble precursor polymer of carbon nanofiber electrode. The polymer solutions were successfully electrospun, and their nanofibrous structure was well preserved after the carbonization step at 1000°C. The carbon nanofibers derived from poly(acrylonitrile-co-vinylimidazole) showed superior specific capacitances, and energy and power densities compared to those from polyacrylonitrile. It is also shown that the copolymer with a feed rate of 75:25 (acrylonitrile:vinylimidazole) is most promising for the carbon nanofiber precursor exhibiting high energy storage performance.

폴리락틱산/칼슘포스페이트 졸을 이용한 골조직 재생용 복합 마이크로섬유의 제조

이정희(Jung-Hee Lee),한윤수(Yoon Soo Han),정경혜(Kyung Hye Jung),김영진(Young-Jin Kim) 한국고분자학회 2018 폴리머 Vol.42 No.1

골조직 재생용 지지체는 세포의 부착과 3차원적인 조직재생을 유도하기 위해서 인공적인 세포외기질(extracellular matrix, ECM)로서 기능을 하도록 만들어져야 한다. 따라서 본 연구에서는 폴리락틱산(polylactic acid, PLA)과 칼슘포스페이트(calcium phosphate, CaP) 졸을 이용하여 전기방사법과 열처리 방법으로 복합 마이크로섬유 지지체를 제조하였다. 제조된 복합 마이크로섬유는 3차원 네트워크 구조의 상호연결된 기공구조를 가지고 있었으며, 자연 상태 골조직의 ECM과 유사한 구조를 가지고 있었다. 복합 마이크로섬유에 도입된 CaP의 양이 많아질수록 섬유의 직경은 약간 줄어들었지만 물접촉각은 많이 낮아지는 것이 확인되었다. 복합 마이크로섬유의 조골세포 성장 및 분화에 미치는 영향을 조사한 결과 CaP의 도입량이 가장 많은 PLCP15에서 조골세포의 성장이 가장 촉진되었고, 또한 분화능도 가장 향상되었다는 것을 확인하였다. The scaffolds for bone tissue regeneration are designed to function as an artificial extracellular matrix (ECM) to temporarily support cell attachment and guide three-dimensional tissue formation. In this study, composite microfiber scaffolds were prepared by electrospinning from polylactic acid (PLA)-calcium phosphate (CaP) sol blend solutions with various concentrations of CaP sol. The resulting composite microfibers exhibited three-dimensionally interconnected microporous structures, which mimicked the natural bone ECM. Although the average diameter of fibers was slightly decreased by the addition of CaP sol, the contact angles were markedly reduced from 107o to 70o. The results of cell viability tests demonstrated that PLCP15 containing 15 wt% of CaP promoted more rapid MC3T3-E1 proliferation compared with other composite microfibers. Moreover, PLCP15 effectively upregulated osteoblastic differentiation.

중동호흡기증후군(MERS) 발생관련 전국 약학대학의 실무실습교육 대응현황

최경희,최경숙,이영숙,김재연,정경혜,오정미,최경업,나현오,김은경,Choi, Kyung Hee,Choi, Kyung Suk,Lee, Young Sook,Kim, Jaeyoun,Jeong, Kyeong Hye,Oh, Jung Mi,Choi, Kyung Eob,Ra, Hyeon Oh,Lee, Euni 한국임상약학회 2017 한국임상약학회지 Vol.27 No.1

Background: Pharmacy curriculum change was made from a 4-year program to a 2+4 year program in year 2009 in Korea. The change has resulted in more educational exposures on patient-centered practice environments for about 1,400 hours in the last year of the professional pharmacy program. When the Middle East Respiratory Syndrome (MERS) outbreak hit Seoul and suburban areas and propagated to other provinces in Korea, emergency response to avoid student infection in the pharmacy practice sites became an urgent issue. While other health professional programs such as medicine and nursing had activated emergency preparedness manuals, timely and clear guidelines were not disseminated to all pharmacy programs and protective measures largely relied on individual pharmacy program. Methods: A survey was developed by the Committee on Pharmacy Practice Experience Programs in the Korean College of Clinical Pharmacy to document the status of pharmacy programs during the Korea MERS outbreak in 2015. The 10-question survey was distributed to the pharmacy practice experience coordinators to 34 out of 35 pharmacy schools in Korea by emails. Results: Our findings showed that 82.4% of the program coordinators (28/34) responded to the survey, 96.4% of the programs did not have emergency preparedness manuals, administrative meetings were held in 89.3% of the pharmacy programs, the rotation schedules were modified or withheld in 53.6% of schools, and the changes were mostly observed from the programs classified as MERS outbreak regions. Conclusion: Further needs in establishing the emergency preparedness manual should be explored for pharmacy education stakeholders.

천연 항균물질을 함유한 창상치료용 폴리우레탄 폼 드레싱재의 제조 및 특성연구

김원일(Won Il Kim),고영광(Young-Gwang Ko),박미란(Mi Ran Park),정경혜(Kyung Hye Jung),권오형(Oh Hyeong Kwon) 한국고분자학회 2018 폴리머 Vol.42 No.5

폼 드레싱재는 창상부위의 삼출물을 지속적으로 흡수하며 습윤환경을 유지하므로, 세균증식의 취약점이 있다. 그러므로 습윤환경 폼 드레싱재의 개발에서 항균성 부여는 중요한 요소 중 하나이다. 본 연구에서는 천연 항균물질인 병풀의 유효성분(asiatic acid, madecassic acid, aciaticoside)을 활용하여 항균성 폼 드레싱재를 제조 후 창상치료효과를 검증하고자 하였다. 기존의 창상피복용 폴리우레탄 폼 드레싱재의 물성보다 개선된 흡수층을 제조하기 위해 발포혼합액과 항균성분의 배합비에 따른 기계적 물성, 기공형태, 흡수도 및 흡수속도를 분석 후 최적조건을 확립하였다. 병풀의 유효성분을 함유한 폼은 높은 항균능을 나타내었으며 동물모델 실험에서 우수한 창상회복률을 보여주었다. 병풀의 유효성분이 함유된 폴리우레탄 폼 드레싱재는 항균성 창상치료용 소재로서의 응용 가능성이 기대된다. The foam dressing material continuously absorbs the exudate of the wound area and maintains moisture environment, so that there is a weak point of the bacterial growth. Therefore, antimicrobial property is one of the important factors in the development of moisture environment foam dressing. The purpose of this study is to evaluate the effectiveness of wound dressing after manufacturing antimicrobial foam dressing materials containing asiatic acid, madecassic acid, and aciaticoside of the Centella asiatica. In order to fabricate superior absorbent layer compared to conventional polyurethane foam dressings, the optimum mechanical properties, pore morphology, absorbency and absorption rate were established on blending ratio of the foam mixture and the antimicrobial component. The foam containing the active ingredients of the Centella asiatica showed high antimicrobial activity and excellent wound recovery rate in animal model experiments. The polyurethane foam dressing material containing active ingredients of the Centella asiatica is expected to be used as an antimicrobial wound treatment.

Drug-Release Performance of Acrylic Hydrogel Membranes Synthesized Using a Novel Cross-linker

Dong-Yoon Kang(강동윤),Gi-Wan Kwon(권기완),Kyung-Hye Jung(정경혜),Sung-Ho An(안성호),Inn-Kyu Kang(강인규) 한국고분자학회 2016 폴리머 Vol.40 No.4

하이드로젤 콘택트렌즈는 약물 충전과 방출을 조절할 수 있는 형태이기에 안과 약물 전달 점안액의 대체재로 도입되었다. 이 논문에서는 polypropylene 몰드 안에서 새로운 가교제인 ethylaluminium diacrylate(EADA)와 methyl methacrylate(MMA), 2-hydroxyethyl methacrylate(HEMA), N-vinyl pyrrolidone(NVP)의 공중합을 통해 아크릴 하이드로젤 막을 제조하였다. 그리고 하이드로젤 막의 팽윤 거동과 기계적 물성을 조사하였다. 약물 방출 성능은 친수성약물 timolol maleate와 사이크로덱스트린으로 포접한 소수성 약물인 α-tocopherol로 평가하였다. 또한 비교를 위하여 기존의 가교제인 ethylene glycol dimethacrylate(EGDMA)를 사용한 하이드로젤을 제조하였다. 실험결과 EADA 가교제로 제조한 하이드로젤 막의 인장강도(0.168 MPa)는 EGDMA로 제조한 하이드로젤 막의 인장강도(0.136 MPa) 보다 훨씬 향상되었다. 0.1mol% EADA로 가교시켜 만든 하이드로젤 막은 30시간 후 66%의 α-tocopherol 약물방출을 나타낸 반면 0.1 mol% EGDMA로 가교시켜 만든 하이드로젤 막은 동일한 시간 동안에 42%의 약물방출을 나타내었다. 한편, 2일간의 섬유아세포 배양실험에서 EADA를 함유하는 하이드로젤 막은 EGDMA를 함유하는 하이드로젤 막보다 훨씬 우수한 생리활성을 나타내었다. Hydrogel soft contact lenses have been introduced as alternatives to eye drops for ophthalmic drug delivery, because of their controllable drug loading and release behavior. In this study, acrylic hydrogel membranes were prepared by copolymerization of the novel cross-linker, ethylaluminium diacrylate (EADA), with methyl methacrylate (MMA), 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA), and N-vinylpyrrolidone (NVP) in a polypropylene mold. The swelling behavior and mechanical properties of hydrogels containing the newly designed cross-linker were then investigated. Drug release performance was evaluated using a hydrophilic drug, timolol maleate, and a cyclodextrin inclusion complex of the hydrophobic drug, α-tocopherol. For comparison, hydrogels were also prepared using a conventional cross-linker, ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA). As the results, tensile strength of the hydrogel membranes using EADA (0.168 MPa) was significantly improved compared to that of the hydrogels made with EGDMA (0.136 MPa). The hydrogel membrane cross-linked with 0.1 mol% EADA showed 66% α-tocopherol release after 30 h while the hydrogel membrane crosslinked with 0.1 mol% EGDMA showed 42% α-tocopherol release. After 2 days of incubation, human fibroblasts on the hydrogel membrane containing EADA showed significantly greater viability than those on EGDMA-containing hydrogel.

전기방사한 폴리아믹산 나노섬유 매트의 등온 열이미드화에 의한 나노섬유상 폴리이미드 부직포의 제조

김병남(Byung Nam Kim),이승욱(Seung Wook Lee),고영광(Young-Gwang Ko),정경혜(Kyung Hye Jung),권오형(Oh Hyeong Kwon) 한국고분자학회 2017 폴리머 Vol.41 No.1

전기방사공정에서 고분자용액의 구성은 나노섬유의 방사성 및 직경을 제어하는 중요한 요소이다. 전압, 방사거리, 토출속도 및 폴리아믹산(PAA)-디메틸아세트아미드(DMAc)/아세톤 용액농도의 변화에 따른 섬유형태를 고려하여 고효율 필터미디어소재로써 최적의 방사조건을 확립하였으며 제조된 나노섬유의 평균직경은 약 440 ㎚임을 확인하였다. PAA 나노섬유 매트는 200 ℃의 오븐에서 각각 10, 30, 60, 90, 120, 150, 180, 210, 240분 동안 등온열처리하여 이미드화시켰으며, 열이미드화 정도 및 열중량 특성은 ATR-FTIR과 TGA 측정을 통하여 확인하였다. ATR-FTIR을 이용하여 분석해 본 결과, 최소 30분 이상 열처리하였을 때 이미드화가 진행되었으며 그 이상 열처리 시간이 증가하더라도 열이미드화의 현저한 변화는 없었다. 열처리한 폴리이미드 부직포를 200 ℃ 오븐에서 4주간 정치하였으나 중량감소는 보이지 않았다. 폴리아믹산 나노섬유의 최적화된 전기방사 및 등온열처리 이미드화 조건은 효율적인 내열성 폴리이미드 나노섬유 필터미디어 제조에 유용할 것으로 기대된다. Composition of polymer solutions on electrospinning process is an important factor to control spinnability and diameter of nanofibers. The optimum electrospinning conditions on fiber morphology as a high-efficiency filter media were established by adjusting applied voltage, distance, feed rate and concentration of poly(amic acid) (PAA)-dimethylacetamide (DMAc)/acetone solutions. The average diameter of PAA nanofiber was 440 ㎚. Isothermal heat treatment of the PAA nanofiber mats was carried out using an electric oven (at 200 ℃) for 10, 30, 60, 90, 120, 150, 180, 210, and 240 min, respectively. Imidization degree and the thermogravimetric property of PAA mats were confirmed by ATRFTIR and TGA measurement. Imidization of nanofiber mats occurred after 30 min of heat treatment. There was not significant variation of ATR-FTIR intensity after heat treatment longer than 30 min. Weight loss of the polyimide mats was negligible for 4 weeks incubation at 200 ℃. Optimized conditions of electrospinning and isothermal heat treatment of nanofibrous poly(amic acid) mats might useful for fabrication of efficient polyimide non-wovens as a heat-resistance filter media.

가교한 PI/PVDF 블렌드로부터 유도된 탄소 나노섬유 전극의 에너지 저장 특성

이도근(Do Geun Lee),류경범(Gyeong Beom Ryoo),정경혜(Kyung-Hye Jung) 한국고분자학회 2021 폴리머 Vol.45 No.6

슈퍼커패시터는 전극과 전해질 계면의 이온 접촉으로 에너지를 저장하기 때문에 전극의 표면적과 다공성이 에너지 저장 특성을 결정하는 주요 요인이다. 전극 물질로 탄소 나노섬유(CNF)가 많이 연구되고 있는데, 주로 전구체 고분자를 전기방사하고 열 처리하여 합성한다. 본 연구에서는 전구체 고분자의 화학 구조 조절을 통하여 탄소나노섬유의 에너지 저장 특성을 개선하였다. 방향족 폴리이미드(PI)와 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 블렌드를 전구체로 사용하였고, 열처리 전 가교 처리를 하여 표면 특성을 개선하였다. 코인 셀을 조립하여 전기화학적 특성을 평가한 결과, 가교한 PI/PVDF로 합성한 CNF전극의 비정전용량이 322 F/g(10 mV/s), 에너지 밀도가 11.6 Wh/kg(0.5 A/g)로 가교를 하지 않은 전극 대비 높은 에너지 저장 특성을 보였다. Supercapacitor stores energy through the interfacial contact of ions between electrodes and electrolytes; thus, the surface area and porosity of electrode materials are critical to determining the energy performance of the supercapacitor. Carbon nanofibers (CNFs) have been widely investigated as supercapacitor electrodes, which are generally synthesized by thermal treatment of electrospun precursor polymer nanofibers. In this study, the energy storage performance of CNFs was improved by modifying the chemical structures of precursor polymers. A blend of aromatic polyimide (PI) and polyvinylidene fluoride (PVDF) was chosen as a precursor and it was crosslinked before thermal treatment to improve the surface properties. Electrochemical properties were measured by assembling coin cells, and CNF electrodes derived from crosslinked PI/PVDF exhibited a specific capacitance of 322 F/g (10 mV/s) and energy density of 11.6 Wh/kg (0.5 A/g), which showed significantly higher energy storage properties than those of non-crosslinked one.